Cuando todo el hidrógeno en una estrella se fusiona con helio, el núcleo se contrae y la temperatura del núcleo aumenta. Este aumento de la temperatura y presión del núcleo hace que el helio se fusione con el carbono a través del proceso triple alfa.
Esta fusión libera más energía que la fusión de hidrógeno a helio, lo que provoca un aumento de la presión de radiación. Este aumento de la presión de radiación empuja la materia hacia afuera, expandiendo así la estrella. A medida que la estrella se expande, su superficie se enfría y se vuelve más roja: se forma un gigante rojo.
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Las estrellas grandes pueden pasar por muchos ciclos de fusión formando ‘capas’ alrededor del núcleo hasta e incluyendo el hierro. Para estas grandes estrellas, una vez que se forma un núcleo de hierro, cesa la fusión. Esto se debe a que el hierro tiene la energía de unión más alta de cualquier núcleo atómico. El núcleo luego se derrumba dando como resultado una explosión de supernova cataclísmica. Dentro de la supernova, las temperaturas pueden alcanzar miles de millones de grados, lo que permite la fusión y la formación de trazas de elementos químicos más pesados que el hierro.